JP3870968B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
記載されている。外部印加電界が0.7 V/μm程度の低い電界でも電子放出が起こ
るため、駆動電圧を低くできる可能性がある、明るい表示装置が実現できるなど
、画像表示装置用電子放出素子として優れた特徴を有している。
出素子として優れた特徴を有している。
00間は真空である。陰極13の材料がカーボンナノチューブである。また、ダイヤモンド陰極は、図2において陰極13の材料としてダイヤモンド薄膜を用いたものであり、その他の構成はほぼ同じである。
ると、陰極表面に電界が印加されるため、陰極13から電子が放出される。放出電子は陽極100に印加される加速電圧Vaにより加速され、陽極100に達する。後に
実施例で詳細に述べるように、陽極100に蛍光体を形成することにより、蛍光体
が発光する。
れば、低速電子線励起型の蛍光体を用いてVa=400〜800V程度とするか(「低加
速電圧型」)、CRT用蛍光体あるいはそれに類する蛍光体を用いてVa=4〜
8KV程度とするかである(「高加速電圧型」)。蛍光体の寿命劣化は、注入電荷
量により主に支配される(クーロン劣化)ことなどから、高加速電圧型の方が望ましいことが最近の研究により明らかになってきた。高加速電圧型での典型的なパラメータは、Va=4〜8KV程度、L=1〜3mm程度である。
。
、L=1mm、Va=6KV、D=20μm(R=10μm)、h=5μmである。
子放出を起こすのに十分な電界が陰極面全体に加わる。一方、Vg=0とした場
合、ゲート孔周辺部(r/R〜1)では、Ekは0に近くなり電子放出が押さえ
られるが、ゲート孔中央部(r/R=0)ではEk=2.5V/μmに達するため電子放出が起こる。
電子放出閾値を超えている。すなわち、低電界電子放出材料を用いた場合は、この電界E0をゲート電極で「シールド」し、陰極面に達しないようにしなければ
ならない。Spindt型陰極を用いた場合は、電子放出閾値がE0より高いため、こ
のような問題は発生しない。図3の結果は、ゲート孔中心部ではゲート電極によるシールド効果が十分でないことが原因である。
)を印加する。走査パルスとデータパルスが同時に印加された画素では、対応する電子源素子のゲート11−陰極間13に(Vd+Vs)なる電圧が印加されるので、電子が放出され、蛍光体が発光する。
されていない状態)でのゲート11−陰極13間電圧は、ゲート電極11にVdが印加
されない場合で0V、ゲート電極11にVdなる電圧が印加された場合はVdとなる
。したがって、図3の結果から明らかなように、走査信号で選択されていない状態でも電子放出が起こり、これがコントラスト低下の原因になる。
図5からわかるように、Vg=−25Vとすると、ゲート孔中心部でもEk=0となる。すなわち、非選択状態にある走査電極上の電子放出素子に対しては、そのゲート電圧を陰極印加電圧よりも低い電圧に設定すればよい。これが第1の解決方法である。
第1の実施例を図6、図7、図1を用いて述べる。表示装置の表示パネルは、薄膜電子源マトリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した面板とから構成される。図6は、表示パネルの断面図を示したものである。ガラスやセラミックスなどの絶縁性材料の基板14上に、陰極導体10を形成する。陰極導体10は表示装置の走査線の本数だけ形成する。絶縁層12を介してゲート電極11を形成する。ゲート電極11は、陰極導体10と直交して形成され、表示装置の列の数だけ形成する。ゲート電極11と陰極導体10とが交差する領域には複数個のゲート孔が形成され、ゲート孔の底部には陰極13が形成される。陰極13はカーボンナノチューブを用いる。
。必要に応じて、陰極13と陰極導体10との間に抵抗層を形成しても良い。この基板の形成方法は、例えば、 Materials Research Society Symposium Proceeding
s、 Vol. 509 (1998) pp.107〜112 に記載されている。ゲート電極11と陰極導体10の交差領域に設ける各ゲート孔の大きさ、絶縁層12の厚さなどのパラメータは
、上述の通りである。また、交差領域内に設けるゲート孔の数、すなわち1画素当たりのゲート孔の数は通常数10〜数1000個である。
、赤色蛍光体114A、緑色蛍光体114B、青色蛍光体114Cがパターン化して形成される。蛍光体としては、例えば赤色にY2O2S:Eu(P22-R)、緑色にZnS:Cu、Al(P22
-G)、青色にZnS:Ag(P22-B)を用いればよい。
10を400℃程度に加熱してフィルミング膜やPVAなどの有機物を加熱分解する。このようにして、面板110が完成する。
とおりである。電子放出素子から放出される電子ビームは多少空間的に広がることを考慮して、ゲート孔を形成する領域の幅(図中「W」と記載)は蛍光体11
4の幅よりも狭く設計している。
。パネル内の真空度を高真空に維持するために、封止の直前あるいは直後に、パネル内の所定の位置(図示せず)でゲッター膜の形成またはゲッター材の活性化を行う。例えばBaを主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱によりゲッター膜を形成できる。このようにして表示パネルが完成する。
3へ結線する。行方向n番目の電極10Rnと列方向m番目の電極15Cmの交点のドッ
トを(n、 m)で表すことにする。なお、図7では3×3個の電子放出素子301しか記載していないが、実際の表示パネルでは、陰極導体10が数100〜数千本、ゲ
ート電極が数100〜数千本形成される。
図1において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線」
、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧−Vsが印加され、非選択状態の走査線には、逆バイアス電圧Vrが印加されている。
本実施例では、Vr=25Vとした。
データパルス502の波形は、表示しようとする映像により変化し、図1の波形の
場合、図7の斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
図1ではR1、R2、R3の3本目までの波形しか記載していないが、実際には
この走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に戻
り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅を映像信号
に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすればよ
い。
図1の駆動波形では、データパルス502の電圧の最大値を0Vとしている。そ
のため、非選択状態の走査線に結線されている電子放出素子301のゲート電極11電位Vgと陰極13電位Vkとの差(Vg−Vk)は、−(Vd+Vr)〜−Vrの範囲
になる。すなわち、ゲート電極11−陰極13間電圧は高々−Vr=−25Vである。
したがって、図5からわかるように、非選択状態の走査線上の電子放出素子からは電子放出が発生せず、コントラストの低下が起こらない。
、ダイヤモンド陰極を用いる場合には、陰極13としてダイヤモンド膜を用いればよい。この場合の基板の製法は、例えば IEEE Transaction Electron Devices、Vol.46、 No.4 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
本発明を用いた第2の実施例を図8、図9、図10を用いて説明する。表示装置の表示パネルは、薄膜電子源マトリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した面板とから構成される。図8は、表示パネルの断面図を示したものである。本実施例で用いる表示パネルは、第1の実施例で用いるものとほぼ同じ構成であるが、ゲート電極11を行方向に配置し、陰極導体10を列方向に配置する。
る。行方向n番目の電極10Rnと列方向m番目の電極15Cmの交点のドットを(n、
m)で表すことにする。なお、図9では3×3個の電子放出素子301しか記載していないが、実際の表示パネルでは、陰極導体10が数100〜数千本、ゲート電極が
数100〜数千本形成される。
、メタルバック122には6KV程度の電圧を常時印加する。
図10において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線
」、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧+V
sが印加され、非選択状態の走査線には、逆バイアス電圧−Vrが印加されている
。本実施例では、−Vr=−25Vとした。
、電子放出が起こり、蛍光体を発光させる。また、選択状態の走査線上の画素で発光させたくない場合には、対応する陰極導体10にVdなる電圧を印加する。す
ると、ゲート電極11−陰極13間電圧は(Vs−Vd)となり、放出電子は出ないか
、あるいは十分に少ない量の電子しか放出されない。すなわち、データパルス50
2の波形は、表示しようとする映像により変化し、図10の波形の場合、図9の
斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
はこの走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に
戻り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う
。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅Vdを映像信号に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすれば
よい。
そのため、非選択状態の走査線に結線されている電子放出素子301のゲート電極1
1電位Vgと陰極13電位Vkとの差(Vg−Vk)は、−(Vd+Vr)〜−Vrの範囲になる。すなわち、ゲート電極11−陰極13間電圧は高々−Vr=−25Vである。
したがって、図5からわかるように、非選択状態の走査線上の電子放出素子からは電子放出が発生せず、コントラストの低下が起こらない。
なお、本実施例では陰極13としてカーボンナノチューブを用いた例を示したが
、ダイヤモンド陰極を用いる場合には、陰極13としてダイヤモンド膜を用いればよい。この場合の基板の製法は、例えば IEEE Transaction Electron Devices、Vol.46、 No.4 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
次に、本発明を用いた第3の実施例を図6、図7、図11を用いて説明する。本実施例で用いる表示パネルは第1の実施例と同じであり、図6に記したとおりである。また、駆動回路への結線方法も第1の実施例と同じであり、図7に示したとおりである。
、メタルバック122には6KV程度の電圧を常時印加する。
図11において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線
」、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧+V
sが印加され、非選択状態の走査線は、高インピーダンス状態に保っている。図
11で点線部分が高インピーダンス状態を示す。本実施例では、高インピーダンス状態として、駆動回路の出力インピーダンスを10MΩとした。
走査線が選択状態にある時、ゲート電極11に振幅Vdなるデータパルス502を印加すると、その交点にある電子放出素子では、ゲート電極11−陰極13間に(Vd+Vs)なる電圧が印加されるので、電子放出が起こり、蛍光体を発光させる。
データパルス502の波形は、表示しようとする映像により変化し、図11の波形
の場合、図7の斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤
、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
図11ではR1、R2、R3の3本目までの波形しか記載していないが、実際に
はこの走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に
戻り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う
。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅を映像信号
に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすればよ
い。
非選択状態の走査線は高インピーダンス状態にしてある。従って、走査駆動回路41からの電子の流れ(電流)が制限されるため、対応する陰極13から真空中への電子放出が制限され、コントラスト低下を引き起こす、不要な電子放出を低減することが出来る。
、ダイヤモンド陰極を用いる場合には、陰極13としてダイヤモンド膜を用いればよい。この場合の基板の製法は、例えば IEEE Transaction Electron Devices、Vol.46、 No.4 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
メタルバック)、301…電子放出素子、501…走査パルス、502…データパルス。
Claims (4)
- ゲート電極と陰極とを有し、前記ゲート電極に前記陰極に対して正極性の電圧を印加した際に、前記陰極から電子を放出するマトリクス状に配置された複数個の電子放出素子と、前記陰極に給電するために前記マトリクスの一方向に配置された複数の第1の電極と、前記ゲート電極に給電するために前記一方向に直交する方向に配置された複数の第2の電極を有する第1の基板と、蛍光体と陽極を有する第2の基板とを備えた表示素子と、前記第1の電極に走査信号を順次印加する第1の駆動手段と、前記第2の電極にデータ信号を供給する第2の駆動手段とを備える画像表示装置であって、
前記第1の電極の印加電圧をV1、前記第2の電極への印加電圧をV2とすると、前記第1の電極が非選択状態である期間においては、(V2−V1)≦−25Vの関係を満たすことを特徴とする画像表示装置。 - 前記第1の電極のうち非選択状態の第1の電極の電位は、前記第2の電極に印加される電圧の最大値よりも正電位であることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
- ゲート電極と陰極とを有し、前記ゲート電極に前記陰極に対して正極性の電圧を印加した際に、前記陰極から電子を放出するマトリクス状に配置された複数個の電子放出素子と、前記陰極に給電するために前記マトリクスの一方向に配置された複数の第1の電極と、前記ゲート電極に給電するために前記一方向に直交する方向に配置された複数の第2の電極を有する第1の基板と、蛍光体と陽極を有する第2の基板とを備えた表示素子と、前記第2の電極に走査信号を順次印加する第1の駆動手段と、前記第1の電極にデータ信号を供給する第2の駆動手段とを備える画像表示装置であって、
前記第1の電極の印加電圧をV1、前記第2の電極への印加電圧をV2とすると、前記第2の電極が非選択状態である期間においては、(V2−V1)≦−25Vの関係を満たすことを特徴とする画像表示装置。 - 前記第2の電極のうち非選択状態の第2の電極の電位は、前記第1の電極に印加される電圧の最小値よりも負電位であることを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005113005A JP3870968B2 (ja) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005113005A JP3870968B2 (ja) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | 画像表示装置 |
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JP2005215706A JP2005215706A (ja) | 2005-08-11 |
JP3870968B2 true JP3870968B2 (ja) | 2007-01-24 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005113005A Expired - Fee Related JP3870968B2 (ja) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | 画像表示装置 |
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-
2005
- 2005-04-11 JP JP2005113005A patent/JP3870968B2/ja not_active Expired - Fee Related
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